——读帆书《规模》有感
《规模》将帮助你重新思考生命、认识自身、了解你的生活与工作,并告诉你复杂世界其实充满简单的逻辑,只要跳脱思维框架,打破学科限制,你就会重新看清你周遭的一切,让我们走进这神秘的规模法则。
一、生物体能等比例缩放吗?
电影《蜘蛛侠》中讲述了美国的一个平凡高中生,被蜘蛛博物馆里的一个变异蜘蛛咬了一口,从此他变得和蜘蛛一样,具备超强的能力,可以飞檐走壁,行侠仗义。这是电影剧本中虚构的一个故事,但我们可以想象一下,如果一个1厘米长的蜘蛛,拥有直径1毫米的腿,假如他变成了和人一样大的蜘蛛,那么它可以是2米长,拥有直径20厘米的腿吗?
等比例放大的蜘蛛,在美术上是完全符合人的认知,但是实际上,在生物体内,存在着长度、面积、体积等概念,长度是一次幂,面积是二次幂,体积是三次幂。所以,生物体绝对不能等比例的增长,否则腿会承受不住庞大的身躯。这也就是为什么在我们人类当中,特别高大的人群,虽然各个部分都等比例的放大,但是因为某些部分承受不住其他部分的压力,所以寿命也会受到明显的影响。
那么怎么打破这个规模带来的弊端呢?那么只能靠创新。创新有两方面:一个是物质组成的创新;一个是结构设计的创新。最早人造桥非常简单,就是在两岸架上木头,铺上木板,桥就建好了。但是如果要跨越长江建一个大桥,没有任何一个木头的结构能够承受得住,于是有人发明了斜拉索桥,结构完全不一样,就创造了奇迹。人体的形状结构肯定很难改变,那么是不是可以通过运动改变我们腿的肌肉含量,也就是通过物质组成的差异来规避规模带来的影响呢?
蜘蛛侠
二、 动物寿命竟然跟体重有关
代谢率指的是单位时间内生物体消耗的能量,动物随着体积的增加,代谢率会显著下降,就是会变得很节能。如果一只猫的体重是一个小老鼠的100倍,那么猫的能量消耗是这个老鼠的32倍,注意不是100倍。因为体重每翻一倍,这只猫的代谢量就要节约25%,所以翻了100倍之后,猫的代谢率只是老鼠的32倍。所有哺乳动物都是这样,每翻一番,能量节约25%,相对应的,细胞损伤率也会下降25%,所以动物的寿命也会变得不一样。
猫和老鼠
三、 终端的恒定性
自然界中,植物有大有小,红杉树特别粗,月季则是细细的,但是他们树叶的叶柄粗细确是差不多粗细的,这叫做终端的恒定性。在比如,人的毛细血管的粗细和大象是一样的,和海里的蓝鲸也是一样的,和小老鼠也是一样的。蓝鲸的身体重量一百吨,但他的终端毛细血管和小老鼠的毛细血管也是一样的,都是那么细。但是血管的起点(动脉)的粗细确是大相径庭,每一次心跳的泵血,从主动脉到毛细血管,都差不多要经过15个层级的传递。然而,不管是大象、老鼠还是人类,一生中心跳的次数大约都是15亿次。据说,经常运动锻炼的人,心跳频率会低一些,也就是跳完15亿次,要更久一些。
四、 分形组织
一个西蓝花,如果你掰下一块,他还是个西蓝花,继续掰开,依然是西蓝花,哪怕最后变成一个小渣滓,拿放大镜一看,还是个西蓝花,这就是典型的分形组织。大自然界中,充满了分形,比如血管、树叶、海岸线等。所以,有的科学家提出,除了我们的三维(长宽高)之外,还有一个分形维度,也就是四维,这也就是为什么会出现那么多的下降25%(四分之一)。
西蓝花的分形
五、 各个城市的人走路速度一样吗?
城市里的人们走路的速度是按照规模进行缩放的,城市的人口增加一倍,每个人走路的速度就会增加一点,当然这个数字不会特别大。你到香港的街头或者上海的街头,就会快一点,你到大理古城或者香格里拉,就会走得慢一点。所以,人口的增加会带来这些变化。
六、 恐龙为什么会灭绝
其实因为恐龙当时太大了,因此当小行星撞击地球的时候,整个环境变得非常糟糕,长期被尘埃所埋没,太阳的温暖也照不进来,于是大量的生活开始死亡。但是,老鼠活了下来,蚊子活了下来,因为老鼠和蚊子等需要的能耗相对较少,需要的边界条件更低,所以能够活了下来。